Baltymų sintezė. Transliacija

http://www.proteinsynthesis.org/what-is-the-second-step-of-protein-synthesis/

Praeitame įraše sužinojome, kaip genetinė informacija, užkoduota DNR, transkripcijos metu yra perrašoma į iRNR. Šiame įraše susipažinsime kaip iRNR tarnauja informacijos šaltiniu baltymų sintezėje. Baltymų sintezė yra vadinama transliacija, nes šio proceso metu nukleorūgščių „kalba“ yra išverčiama į baltymų „kalbą“.

iRNR kalba yra kodonai, trijų nukleotidų grupė, pavyzdžiui, AUG, GGC ar AAA. iRNR kodonų seka nulemia aminorūgščių seką, kuria bus sintetinamas baltymas. Kiekvienas kodonas koduoja tam tikrą aminorūgštį. Tai yra genetinis kodas.

Kodonai parašyti pagal jų seką iRNR. Atkreipkite dėmesį, kad yra 64 kodonai, tačiau tik 20 aminorūgščių. Tai reiškia, kad dauguma aminorūgščių yra koduojamos kelių alternatyvių kodonų, tai yra, genetinis kodas yra perteklinis. Pavyzdžiui, leucinas turi šešis kodonus, o alaninas keturis. Vadinasi, jei atsiranda nedideli pokyčiai DNR grandinėje, arba mutacijos, dėl perteklinio genetinio kodo nėra paveikiama sintetinamo polipeptido grandinė.

Iš 64 kodonų, 61 koduoja aminorūgštis (sense codons), o likę trys yra STOP kodonai (nonsense codons). STOP kodonai – UAA, UAG ir UGA – signalizuoja baltymo molekulės sintezės pabaigą. START kodonas, kuris inicijuoja baltymo molekulės sintezę, yra AUG, kuris taip pat koduoja metioniną. Bakterijų atveju, AUG koduoja formilmetioniną, o ne metioniną, randamą kitose baltymo dalyse. Sintezės iniciacijos metioninas dažnai yra pašalinamas, taigi ne visi ląstelės baltymai prasideda metioninu.

iRNR kodonai yra konvertuojami į baltymą transliacijos metu. iRNR kodonai yra nuskaitomi nuosekliai. Kaip atsakas į kiekvieną kodoną, tinkama aminorūgštis yra įjungiama į augančią baltymo grandinę. Transliacijos sritis ribosomoje ir transportinės RNR (tRNR) molekulės atpažįsta specifinius kodonus ir atneša reikiamas aminorūgštis. 

Kiekviena tRNR turi antikodoną, trijų kodonui komplementarių aminorūgščių seką. Tokiu būdu, tRNR gali poruotis su atitinkamu kodonu. Kiekviena tRNR priešingame antikodonui gale neša aminorūgštį, pagal tai, kokį kodoną atpažįsta tRNR. Ribosomos funkcija yra nukreipti kodonui tinkamą tRNR ir galiausiai sujungti į grandinę atneštas aminorūgštis. 

Paveikslėlyje matote transliacijos eigą. Transliacijos aparatui susirinkti reikalingi: du ribosominiai vienetai, tRNR, turinti UAC antikodoną, ir iRNR molekulė, kuri bus transliuojama, bei keletas baltyminių faktorių. Taip START kodonas (AUG) nukreipiamas į tinkamą poziciją, leidžiančią prasidėti transliacijai. Kai ribosoma peptidine jungtimi sujungia pirmąsias dvi aminorūgštis, pirmoji tRNR molekulė palieka ribosomą. Tada ribosoma pasislenka iRNR molekule kito kodono kryptimi. Kai tinkamos aminorūgštys viena po kitos yra atnešamos į ribosomą, tarp jų sudaromos peptidinės jungtys ir taip susidaro polipeptidinė grandinė. Transliacija baigiasi tada, kai pasiekiamas vienas iš trijų STOP kodonų. Tada ribosoma išyra į du jos subvienetus, o iRNR ir naujai susintetintas baltymas yra atpalaiduojami. Ribosoma, iRNR ir tRNR gali būti panaudotos dar kartą.

Ribosoma iRNR molekule juda 5‘ → 3‘ kryptimi. Kai ribosoma juda iRNR, START kodonas vėl tampa matomas. Tada prie šios iRNR molekulės gali susirinkti dar viena ribosoma, kuri pradės sintetinti tą patį baltymą. Taigi, dažniausiai prie tos pačios iRNR yra prisijungusios daugiau nei viena, skirtingose sintezės stadijose esančios, ribosomos (polirobosoma). Prokariotinėse ląstelėse, iRNR transliacija iki baltymų gali prasidėti transkripcijai nepasibaigus (transkripcija ir transliacija gali vykti vienu metu). Kadangi iRNR yra gaminama citoplazmoje, iRNR START kodonas yra prieinamas ribosomai dar prieš susintetinus visą iRNR molekulę. 

Eukariotinėse ląstelėse transkripcija vyksta branduolyje. iRNR yra susintetinama iki galo ir per branduolio membraną pernešama į citoplazmą, prieš prasidedant transliacijai. Be to, RNR yra modifikuojama prieš išeinant iš branduolio. Eukariotinėse ląstelėse regionai, kurie koduoja genus, yra pertraukti nekoduojama DNR. Taigi, eukariotų genai yra sudaryti iš egzonų, ekspresuotų DNR regionų, ir intronų, tarpinių DNR regionų, kurie nekoduoja baltymų. RNR polimerazė branduolyje susintetina molekulę, vadinamą RNR transkriptu, kuriame yra ir intronai. Dalelės, vadinamos mažaisiais branduolio ribonukleobaltymais, sutrumpintai snRNP („snurps“), pašalina intronus ir sujungia egzonus. Kai kuriuose organizmuose, intronai yra ribozimai, kurie patys katalizuoja pasišalinimą.

Apibendrinus, genai yra biologinės informacijos vienetai, koduojami DNR nukleotidų seka. Genas yra ekspresuojamas, arba ląstelėje paverčiamas produktu, transkripcijos ir transliacijos procesų metu. Genetinė informacija, nešama DNR, transkripcijoje yra perrašoma į laikinas iRNR molekules. Tada, transliacijos metu, iRNR yra perskaitoma ir gaunama polipeptido grandinė: prie iRNR prisijungia ribosoma, tRNR pagal iRNR kodonų seką atneša aminorūgštis į ribosomą ir ribosoma sujungia aminorūgštis į grandinę, kuri yra naujai susintetintas baltymas. 

Sekit ir dalinkitės. Iki kito susitikimo :)

Informacijos šaltiniai:

• Gerard J. Tortora, Berdell R. Funke, Christine L. Case. “Microbiology. An Introduction”. 11th edition. p.215-218